JPH02233808A - 動力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、従来より一段と高い動力が取り出せるよう
にするヒートパイプ利用の動力変換装置に関する． （従来の技術） ヒートパイプは、閉じた系内に作動流体を封入し、その
一端を加熱して作動流体を気化せしめ、他端を冷却して
液化せしめることにより加熱側（加熱部）から冷却側（
放熱部）に熱を搬送する装置であって、この加熱部と放
熱部の中間に原動機（例えばタービン）を設置すれば系
外に動力を取り出し得ることが知られている。これは一
種のランキン・サイクルによる動力発生装置であって、
加熱部が蒸発器（ボイラなど），放熱部がタービンの凝
縮器（復水器など）に相当する。

ところで，ヒートパイプは閉じた系内に作動流体を封入
したものであるから、加熱部と放熱部における系内作動
流体の温度は、ヒートパイプ表面からの放熱損失がない
限り理想的には同一である。

つまりヒートパイプは、加熱部と放熱部との温度差がな
いこと、すなわち温度低下のないことが利用上の特徴で
ある。しかし、これをランキン・サイクル動力発生装置
として利用しようとするとこの特徴が逆に短所となる。

すなわち原動機、例えばタービンの排気圧力が十分低く
取れず、タービンが消費し得る総エネルギー（熱落差）
が極めて小さい。その典型的な構成例を第２図に示して
説明する。

ヒートパイプ１の内部に封入された作動流体２は加熱部
３で外部から加熱されて蒸発・気化して放熱部４に移動
し，ここで外部に放熱して液化し、ヒートパイプ１の内
壁を伝わって落下し加熱部３に還流するという閉鎖した
系を構成する．ヒートパイプ１内部においては，加熱部
３で気化して放熱部４に流れる作動流体２の蒸気の流速
は理想的に音速であるから，この途中に原動機５を置け
ば作動流体２蒸気は原動機５を駆動し，系外にエネルル
ギー、例えば発電機６から電力を取り出すことができる
． （発明が解決しようとする課題） ところがこのヒートパイプ１の内部は理想的に均一な温
度であって、それはヒートパイプ１内部圧力の飽和温度
であり，現実に加熱部３と放熱部４の間で取り得る温度
差は最高１０℃程度までである。すなわち，基本的にヒ
ートバイプ１は，加熱部３から放熱部４に作動流体２の
蒸発潜熱相当分のエネルギーだけを運んでいる装置であ
ることが理解でき、加熱部４で液化した作動流体２を大
幅に過冷却すると加熱部３の液温か低下して蒸発が遅れ
、大きな加熱面積を必要とするようになる。

このことは本質的に、ヒートパイプ１では原動機５の前
後で取り得る圧力差が小さく、積極的に系外に大きな動
力を取り出そうとする場合にはヒートパイプ１のこの理
想的な特徴が逆に欠点となり，エネルギー変換装置とし
て十分に動力を得られないことを意味する． この発明は、エネルギー熱源を一定とした場合、加熱部
と放熱部との温度差ならびに圧力差が低いため、高い動
力が得られないという従来技術の問題点に鑑み、従来よ
りも一段と高い動力が得られるようにする動力変換装置
を公表することにある．〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） この発明は、ヒートパイプの一側に加熱部を、その他側
に放熱部を備え、気・液二相に変化する作動流体の熱落
差を利用して原動機から動力を取り出す動力変換装置に
おいて、上記加熱部と放熱部との間に予熱部を介挿する
構成にしたものである。

（作用） この発明にかかる構成では、原動機から放熱部に送り出
される作動流体を，従来よりも一段と低い温度にさせ、
こうして一段と低い温度を予熱部を通して高めれば、そ
れだけ作動流体の圧力・温度は高まる．このため、原動
機に入る作動流体の熱エネルギーは高くなり、したがっ
て従来よりも一段と高い動力が取り出せる。

（実施例） この発明にかかる動力変換装置の一実施例を第１図を参
照して説明する。なお，第２図の構成部品と同一構成部
品には同一符号を付す．第１図の実施例では，第２図で
示したヒートパイプの原理的構造を分解したもので、ヒ
ートバイプはその一側に加熱部１３を、その他側に放熱
部１４を備える．この加熱部１３と放熱部１４とは蒸気
管１８と戻り管１９と二本の管で連絡されているが、原
理的にも動作的にも第２図で示したヒートパイプの構造
と違いはない。ここにおいて第１図では、ヒートパイプ
の作動流体１２は加熱部１３で外部から加熱されて気化
し，蒸気管１８によって原動機１５に供給され、原動機
１５を駆動した後，放熱部１４で外部から冷却されて液
化し、予熱部１７で予熱された後、戻り管１９を経て加
熱部ｌ３に還流するという閉じた系を構成している．こ
うすることによって放熱部１４における作動流体１２の
温度を十分に低下させ、したがって原動機１５の排気圧
力を十分に低くすることができ、もって原動機１５が消
費し得る総エネルギー（熱落差）が極めて大きくなり、
発電機１６からより大きな動力を取り出し得る．そして
作動流体１２は放熱部１４を出て加熱部１３に至る間に
予熱部１７で加熱部１３における飽和温度まで予熱され
る．こうして、原動機１５に作動流体１２が入るときに
は、圧力・温度が高くなっているので，原動機１５は多
くの仕事をすることができる． 〔発明の効果〕 以上の説明から、この発明にかかる動力変換装置は、加
熱部・放熱部間に新らたな予熱部を配して原動機から出
る作動流体の圧力・温度を低くし、その低くなった作動
流体の圧力・温度を予熱部で高くしたもので、こうした
高い熱落差のもとて原動機から高い動力を取り出すこと
ができる効果がある．

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略図，第２図は従
来の実施例を示す概略図である。 １・・・ヒートバイプ　　３，ｌ３・・・加熱部４，ｌ
４・・・放熱部　　　５，１５・・・原動機ｌ７・・・
予熱部 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　弟子丸　健 ／２ 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ヒートパイプの一側に加熱部を、その他側に放熱部を備
   え、気・液二相に変化する作動流体の熱落差を利用して
   原動機から動力を取り出す動力変換装置において、上記
   加熱部と放熱部と間に予熱部を介挿してなる動力変換装
   置。